Обращаясь к событиям европейской истории, В.Г. Васильевский рассмотрел образование союза Византийской и Римско-Германской империй в 1148–1155 гг. и распад этого союза после византийского похода в Южную Италию в 1156–1157 гг. (цикл «Из истории Византии в XII в.»). В 1874–1878 гг. были напечатаны статьи В.Г. Васильевского о варяго-русской дружине и затем обширный цикл исследований «Русско-византийские отрывки». В этих работах В.Г. Васильевский сделал ряд открытий в области русско-византийских отношений. Первый поход Руси на Константинополь, как показал учёный, происходил не в 865 г. (как считалось раньше), а до 862 г. (вскоре была открыта точная дата – 860 г.). Не позже 842 г. народ, называвшийся у византийцев Русью, напал на Амастриду в Пафлагонии. Вместе с тем, как считал В.Г. Васильевский, нельзя утверждать, что та Русь, которая посетила в первой половине IX в. берега Малой Азии, была Русь славянская. В X–XI вв. византийские авторы используют названия «Варяги» и «Русь» как взаимозаменяемые; варягами называлась русская дружина, отправленная в Византию князем Владимиром и продолжавшая существовать в XI в. За русско-византийские исследования Московский университет присвоил В.Г. Васильевскому звание доктора русской истории (1878 г.). Он издал с блестящими вступительными статьями и обширными примечаниями много рукописных памятников: «Стратегикон Кекавмена» XI в. (1881, 1896 гг.), два послания императора Михаила VII Дуки к князю Всеволоду Ярославичу (1875 г.), Жития святых Стефана Нового (1877 г.), Иоанна Готского (1878 г.), Георгия Амастридского (1878 г.), Мелетия Нового (1886 г.), Стефана Сурожского (1889 г.), Хождение в Святую землю Епифания (1886 г.), Хождение апостола Андрея в страну мирмидонян (1877 г.). В работе о Симеоне Метофрасте (1897 г.) В.Г. Васильевский отождествил знаменитого агиографа с Симеоном магистром и логофетом, составителем всемирной хроники, и определил время его жизни – конец X в. Юридические, экономические и социальные вопросы истории Византии он рассмотрел в работах «Законодательство иконоборцев» (1878 г.) и «Материалы для внутренней истории византийского государства» (1879–1880 гг.). В.Г. Васильевский дал толкование многим до тех пор неизвестным терминам, ввёл в научный оборот многие источники (юридический сборник «Пира», «Слово» Иоанна Антиохийского, письма архиепископа Феофилакта Болгарского), определил время издания Эклоги и Земледельческого закона, показал особенности крестьянской общины VIII в., изучил положение зависимого крестьянства, явления экономической жизни (прония, харистикий). Создав русскую школу византинистов, он упрочил сотрудничество византиноведения с востоковедением, ставшее традиционной чертой русской византинистики. Исследования по Византии печатались в «Журнале Министерства народного просвещения», главным редактором которого В.Г. Васильевский был с 1890 г., в «Записках» историко-филологического факультета Санкт-Петербургского университета и др. По его инициативе был основан орган русского византиноведения – журнал «Византийский временник» (1894 г.). Его учениками были все византинисты и медиевисты – выпускники Санкт-Петербургского университета 1870–1890 гг.: Василий Эдуардович Регель, Павел Владимирович Безобразов, Хрисанф Мефодиевич Лопарёв, Дмитрий Фёдорович Беляев, Александр Александрович Васильев, Борис Амфианович Панченко и др.